某兴趣小组设计实验探究 ,催化空气氧化 的效率。回答下列问题:
步骤 Ⅰ 制备
在通风橱中用下图装置制备 ( 加热及夹持装置省略 ) ,反应方程式:
(1) 装置 A 中盛放甲酸的仪器的名称是 。
(2) 从 B 、 C 、 D 中选择合适的装置收集 ,正确的接口连接顺序为 a→_______→_______→_______→_______→h( 每空填一个接口标号 ) 。
步骤 Ⅱ 检验
将 通入新制银氨溶液中,有黑色沉淀生成。
(3) 该反应的化学方程式为 。
步骤 Ⅲ 探究 催化空气氧化 的效率
将一定量 与空气混合,得到 体积分数为 1% 的气体样品。使用下图装置 ( 部分加热及夹持装置省略 ) ,调节管式炉温度至 ,按一定流速通入气体样品。 ( 已知: 是白色固体,易吸水潮解: )
(4) 通入 ( 已折算为标况 ) 的气体样品后,继续向装置内通入一段时间氮气,最终测得 U 形管内生成了 。
① 能证明 被空气氧化的现象是 ;
② 被催化氧化的百分率为 ;
③ 若未通入氮气, ② 的结果将 ( 填 “ 偏大 ”“ 偏小 ” 或 “ 无影响 ”) 。
(5) 探究气体与催化剂接触时长对催化氧化效率的影响时,采用 方法可以缩短接触时长。
(6) 步骤 Ⅲ 装置存在的不足之处是 。
(1) 分液漏斗
(2)a→d→e→c→b
(3)
(4) 石灰水变浑浊 60% 偏大
(5) 增大气体样品流速
(6) 尾气出口未加防潮装置 ( 或其他相似表述 )
【分析】在通风橱中用下图装置制备一氧化碳,用 A 装置制取一氧化碳,该气体中含有甲酸蒸气,故用水除去甲酸,再用 B 装置排水收集一氧化碳气体,排出的水用 E 中的烧杯接收。根据气体样品通过氢氧化钠吸收空气中的二氧化碳,浓硫酸吸水,一氧化碳在 H 中被氧气氧化生成二氧化碳,二氧化碳能被石灰水吸收, J 中的浓硫酸吸收气体中的水蒸气,干燥的一氧化碳和 ,进而测定生成的碘的质量,计算一氧化碳的被氧化的百分率。据此解答。
【详解】( 1 )装置 A 中盛放甲酸的仪器为分液漏斗。
( 2 )用 C 除去甲酸, B 收集一氧化碳, E 接收排出的水,故接口连接顺序为 a→d→e→c→b→h 。
( 3 )一氧化碳和银氨溶液反应生成黑色的银,同时生成碳酸铵和氨气,方程式为: 。
( 4 )一氧化碳被氧气氧化生成二氧化碳,能使澄清的石灰水变浑浊。碘的物质的量为 ,则结合方程式分析,还有 0.002mol 一氧化碳未被氧气氧化, 11.2L 气体为 0.5mol 其中一氧化碳为 0.005mol ,则被氧化的一氧化碳为 0.005-0.002=0.003mol ,则被氧化的百分率为 。如果没有通入氮气则计算的未被氧化的一氧化碳的物质的量减少,则被氧化的百分率增大。
( 5 )增大气流速率可以提高催化效率。
( 6 ): 是白色固体,易吸水潮解,但该装置出气口未加防潮装置。
影响化学反应速率的因素:
1.内因:参加反应的物质的结构及性质。
2.外因:主要是指浓度、温度、压强和催化剂,另外还有光、超声波、激光、搅拌、固体表面积、形成原电池等。
(1)浓度:其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率增大;减小反应物浓度,化学反应速率减小。在一定温度下,同体、纯液体的浓度视为定值,如C与CO2的反应、Na与H2O的反应中,C的量和Na、H2O 的量减少并不意味着其“浓度”减小,即不冈其量的增减而影响反应速率,但会因固体表面积的变化而改变反应速率。
(2)温度:其他条件相同时,升高温度,可以加快反应速率,实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。
经验公式为
(3)压强:对于气体反应,当温度不变时,增大压强可以加快反应速率。对于气体反应体系,压强改变时有以下几种情况:
(4)催化剂:催化剂是能改变化学反应速率但在反应前后本身的质量和化学性质都不变的物质。对于某些化学反应,使用正催化剂能显著加快化学反应速率。
(5)其他因素:增大同体的表面积(如将块状改为粉末状),可增大反应速率;光照一般也可增大某些反应的速率;形成原电池可以加快反应速率;此外,超声波、放射线、电磁波等因素也能影响反应速率。
3.外因对化学反应速率影响的微观解释
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下表中是各组反应的反应物和反应温度,反应刚开始时,放出H2速率最快的是( )
编号 | 金属(粉末状) | 物质的量(mol) | 酸的浓度及体积 | 反应温度(℃) |
A | Al | 0.1 | 2mol.L-1盐酸10mL | 60 |
B | Fe | 0.1 | 1mol.L-1盐酸10mL | 50 |
C | Mg | 0.1 | 1mol.L-1盐酸10mL | 60 |
D | Mg | 0.1 | 1mol.L-1硫酸10mL | 60 |
A.A B.B C.C D.D